Optimização do fluxo de um sistema de tráfego de veículos

O congestionamento de tráfego automóvel tem-se tornado uma das grandes preocupações das grandes cidades a nível internacional. Desde teorias de locomoção de veículos em estruturas a nível tridimensional, onde o asfalto teria variados níveis verticais, até tuneis subterrâneos em construção na cidade de Los Angeles, a criação de um sofisticado sistema de monitorização e controlo de tráfego resultaria numa solução efectiva para esta problemática. Um vasto número de assuntos em engenharia de transportes são comumente caracterizados como vagos, ambíguos e subjectivos. No controlo de sinais de tráfego luminosos, os variados fluxos de veículos forçam a comutação dos sinais das respectivas faixas, numa luta de prioridades. Num fluxo convencional de veículos, os sinais luminosos comutam baseados numa constante de tempo, contrariamente à necessidade actual. De forma a colmatar esse facto, um pequeno número de controladores implementam uma comutação baseada num horário diário, utilizando dados e padrões de tráfego pré-analisados. Outros sistemas avançados permitem, de igual forma, o controlo baseado em critérios simultâneos e em tempo real, como o tempo médio de fila de espera ou a percentagem de veículos em paragem. Com vista à melhor optimização, é previsível que um sistema com recurso ao controlo difuso possa oferecer competitividade em situações reais onde o uso de controladores com métodos tradicionais seja problemática. Os controladores modernos programáveis que permitem um número de parâmetros ajustáveis podem servir adequadamente o propósito deste processo. De forma a obter bons resultados, é necessário um controlador desenvolvido à medida da situação e um ajuste directo no terreno. Com a lógica difusa, encontra-se provada a eficácia e o sucesso na resolução de problemas onde o processo possa ser controlado por mão humana, contudo, o modelo do sistema real é difícil ou impossível. É perante estas falhas que um controlador difuso se excede. Na verdade, um dos exemplos mais reconhecidos neste tipo de controlo é numa intersecção de duas faixas de um sentido cada. Mesmo neste caso mais simples, o controlo difuso obteve o mesmo desempenho que um controlador adaptativo tradicional. Desta forma, este documento consiste no estudo da implementação do controlo da lógica difusa nos sistemas mais variados. No seguimento desta ideia, são utilizados esses recursos estudados, com o objectivo de implementar um controlador, tendo por base um software da área de Engenharia, o MATLAB. Com este propósito, é efectuado um estudo teórico de introdução ao tema, assim como um estudo da toolbox a partir da qual será implementado o sistema de controlo. O sistema base é criado como um sistema discreto de veículos, entre várias intersecções, sendo controlado com recurso a um controlador difuso. A segunda parte do projecto será a de integrar o modelo e controlo anteriormente referido num ambiente gráfico 3D, recorrendo á toolbox Simulink 3D. Aqui, poderá ser analisado a animação respectiva e a verificação dinâmica do comportamento do sistema, recorrendo a ambiente virtual.Traffic congestion has become one of the biggest cities concern on an international level. From theories of vehicle locomotion at three dimensional levels, where the asphalt would have varied vertical levels, to underground tunnels in construction in the city of Los Angeles, the development of a sophisticated traffic monitoring and control system would result in an effective solution to this problem. A large number of subjects in transport engineering are common characterized as vague, ambiguous and subjective. In the control of traffic light signals, the various vehicle flows force the switching of the respective band signals in a priority conflict. In a conventional flow of vehicles, the traffic light signals are switched based on a constant time frame, contrary to the current needs. In order to address this concern, a small number of real-life controllers implement a switch based on a hourly schedule, using pre analysed data and traffic patterns. Other advanced systems also allow a control based on real-time criteria based control such as the average queue time or the percentage of vehicles at standstill. In order to better optimize, it is foreseeable that a system using diffuse control can offer competitiveness in real time situations where the use of controllers with traditional methods is problematic. Modern programmable controllers that offer a number of adjustable parameters can adequately deliver the purpose of this process. In order to obtain a good outcome, a controller developed to a specific situation and a direct adjustment in the field are required. With Fuzzy Logic, efficiency and success in solving problems where the process can be controlled by human hand is proven. However, developing a real system model is difficult or nearly impossible. Facing these results, a fuzzy controller can surpass. In fact, one of the most recognized examples in this type of control is at an intersection of two lanes of one direction each. Even in this modest example, Fuzzy Logic achieved the same performance as a traditional adaptive controller. In this way, this document consists in studying the implementation of a diffuse logic in the most varied systems. Following this idea, these resources are used with the aim of implementing a controller, based on a software from the Engineering area, MATLAB. With this purpose, was carried out a theorical study of introduction to the subject, as well as a study of the toolbox from which the control system will be implemented. The base system is created as a discrete vehicle system, having several intersections, and controlled using Fuzzy Logic. The second part of this project will be to integrate the previously mentioned model and control in a 3D graphic environment, using the Simulink 3D Animation toolbox. With regards to this, the user can analyse the respective animation and the dynamic verification of the system behaviour, using a virtual environment